耶鲁大学研发银-钯核壳燃料电池催化剂

美国耶鲁大学研究人员近日合成了银 -钯核壳（silver-palladium core-shell）燃料电池催化剂，可支持多壁碳纳米管结构并应用于燃料电池中。

银-钯催化剂附着于多壁碳纳米管上，不含铂金成分，在碱性介质的氧化还原反应中对乙醇具有高耐久性。新催化剂具有独特的核壳结构，外面包裹的较薄的壳体为钯，其中的核心部分为银。这种结构的优势在于其相比传统的铂催化剂具有更高的催化活性以及杂质兼容性。银粒子外部的钯涂层覆盖并包裹住多壁碳纳米管，进一步减少氧化乙醇中氧分子的含量。

研究者在实验中发现，电解质中的Ag@Pd/MWNTs多壁碳纳米管能够在含有甲醇和乙醇杂质的环境下基本保持正常性能。在含有甲醇的电解质中，采用Ag@Pd/MWNTs催化剂的多壁碳纳米管的电流密度仅下降0.18毫安/平方厘米；若采用铂催化剂，电流密度下降幅度则提升至0.97毫安/平方厘米；而单采用钯催化剂，电流密度下降幅度也相当大，达到1.09毫安/平方厘米。在含有乙醇的电解质中，采用Ag@Pd/MWNTs催化剂的多壁碳纳米管的电流密度下降了0.12毫安/平方厘米，铂催化剂与钯催化剂的配置则分别使电流密度下降0.87毫安/平方厘米和2.13毫安/平方厘米。

此外，在乙醇电解质中经过耐久性试验后，银-钯多壁碳纳米管能够承受3.5倍于标准铂催化剂多壁碳纳米管的分子质量活动。

研究人员指出，催化剂能否在乙醇杂质环境下发挥正常性能非常重要，因为在燃料电池的粒子转换中会有大量的粒子扩散并穿过电池中间膈膜，若无法承受乙醇环境，那么粒子转换效率会大打折扣。虽然铂一直是优秀的燃料电池催化材料，但其稀缺性很大程度上阻碍了其大量使用。由于银-钯催化剂具有高活性和耐用性，可以作为燃料电池正极材料的良好催化剂。